Heterogenní vrstvený fantom lidské hlavy pro testování mikrovlnného zobrazovacího systému

Abstract

Práce se zabývá problematikou výroby suchých heterogenních fantomů lidské hlavy. Hlavním cílem práce bylo připravit kompletní heterogenní fantom lidské hlavy pro testování zobrazovacího systému na principu mikrovlnného zobrazování (MWI). Tato metoda by do budoucna mohla představovat mobilní a levnější alternativu pro vyšetření diagnostikující cévní mozkovou příhodu (CMP). Fantom byl vytvořen ze směsi uretanu, grafitu, prášku carbon black a acetonu. Tvar a anatomické rozložení vrstev bylo zajištěno pomocí forem vytisknutých na 3D tiskárně. Antény jsou spojeny s vektorovým analyzátorem obvodů (VNA), pomocí kterého jsou měřeny S - parametry fantomu. Výsledky měření byly vyhodnoceny a statisticky zpracovány pomocí algoritmu v prostředí MATLAB. V grafech byly posléze interpretovány spolu s výslednými hodnotami numerických simulací, které probíhaly v prostředí programu COMSOL Multiphysics 5.1. Výsledky experimentu ukázaly, že námi připravený heterogenní fantom by mohl sloužit k testování mikrovlnného zobrazovacího systému. Prostor pro zlepšení fantomu je například ve vyřešení centrování forem při tvorbě jednotlivých vrstev fantomu.

The work is focused on problematics of dry heterogeneous head tissues phantoms fabrication. The main goal of the work is to fabricate complete heterogeneous head tissues phantom on which microwave imaging (MWI) system can be tested. This method might represent mobile and cheaper alternative to other diagnostic examinations of a brain stroke in the future. The phantom was made of a mixture of urethane, graphite powder, carbon black and acetone. The Shape and anatomical layout of layers were ensured by the 3D printed forms. Antennas are connected through a switching matrix with vector network analyzer (VNA), which measures S - parameters. Using an algorithm in MATLAB the results of the measurement were evaluated and statistically processed. Then they were interpreted with the results of numerical simulations which were processed in COMSOL Multiphysics 5.1. Results of this experiment show that the heterogeneous phantom can be used for testing of MWI system. Space for phantom improvement is for example in solving the centring of the moulds while creating the layers.